基於(奈米)石墨烯的次世代半導體與功能材料的突破關鍵在於理解石墨烯中差排(dislocation)與晶界處的缺陷奈米結構及其系統工程。然而，現有兩大瓶頸尚未突破: 一來現行技術無法在原子層級控制石墨烯缺陷奈米結構; 二來缺乏合適的分子模型化合物作為理解因缺陷衍生的異常石墨烯特性的基礎。薁(azulene)的骨架由五邊形與七邊形環狀結構組成，其恰為石墨烯中(1,0)差排缺陷的核心奈米結構。透過發展新穎的薁化學，將有望突破上述兩大瓶頸。

日常開關室內照明的行為—無論是直接由人為操作驅動或透過感測器技術間接控制—都體現開關/速變系統的三項基本屬性:1.存在數個狀態(state)，2.當施加於系統的特定刺激超過某個閾值時，將導致系統發生狀態間定向性且驟然的切換，以及3.具有狀態轉換可逆性。我們正致力於研究基於分子異構化與相變的速變系統，特別著眼於光控對映異構物(enantiomer)的完全切換，並將於先進製造、顯示與成像領域、甚至革命性的不對稱催化、資訊學及光電器件中有新穎的應用。

石墨烯展現出極高的電子遷移率，然而其零帶隙特性限制其作為半導體材料的應用。寬度介於2至10奈米的石墨烯納米帶(GNRs)被認為能實現電子特性的最佳平衡，使其成為次世代半導體的理想候選材料。透過連接能高效石墨烯化的特殊聚苯片段及精密的骨架設計，我們預期將獲得寬度超過2奈米的高品質GNRs。